パルサーアストロメトリー観測について 亀谷 收 （国立天文台水沢VERA観測所） 要約 Duncan R. Lorimer “Binary and Millisecond Pulsars ”、2005 τc＝ P/（2dP/dt） B∝（P （dP/dt））1/2 Lyne &Graham-Smith, 1998, Pulsar Astronomy, Cambridge Univ. Pressより Duncan R. Lorimer “Binary and Millisecond Pulsars ”、2005 パルサーのPとdP/dtの関係 Radio Pulsars ～１７００ “Recycled” １５ 10３yr LMC ４ 10４yr Supernova１ Remnant ～２０ 10５yr 10６yr ． P/2P=10７yr ＶＥＲＡ＋大学連携VLBIで 観測可能なパルサー（S帯） ＠印：視差報告無し 色：全局で観測可能（δ＞-41 度） 25mJy以上 19＠10(14＠6) 80mJy以上 7＠４(3@1) 距離が分かれば、DMから推定 される星間物質密度 Lyne &Graham-Smith, 1998, Pulsar Astronomy, Cambridge Univ. Pressより パルサーまでの平均 電子密度が分かる。 DM=ｄ・ｎ Lyne &Graham-Smith, 1998, Pulsar Astronomy, Cambridge Univ. Pressより Dispersion Measure DM=A(t1-t2)(1/ν12 -1/ν2 2 ) –1 , ｎ ｄ A=2.410×10 cm pc -16 • • • • • • • • • • • • -3 パルサー位置天文学の 何が面白いか ・銀河系内のパルサーの分布が分かる。 パルサー位置天文学の発展 ・パルサーの距離を求めると、パルサー の物理量が求まる。理論への貢献 ・視線方向に垂直な実速度が分かる。 ・パルサーまでの平均電子密度が分かる。 DM=ｄ・ｎ @ @ @ @ @ @ B0329+54 200mJy 2d 250mJy J0437-4715 90mJy @ 2d ICRF B0736-40 80mJy @ 1d 200mJy B0833-45 1100mJy 1d ICRF B0950+08 85mJy 2d 100mJy B1557-50 145mJy @ 5d ICRF B1641-45 310mJy @ 7d 400mJy １0mJy以上 ４７＠３４（37＠25） 4分の１から3分の１が 観測できない。 視差測定の原理 まとめ １．パルサーの観測により、銀河系内のパルサーの距離と速 度が求まり、パルサーのみならず、星間プラズマ等研究が 非常に進むであろう。 相対VLBIの原理 Gwinn et al. 1986 Arecibo, North American VLBI 1.66GHz PSR0950+08 7.9(0.8)mas PSR0823+26 2.8(0.6)mas ２．ＶＥＲＡ・大学連携VLBIの拡張の機能を持たせて、まずは、 東アジアに展開する。次に南半球に設置すると、VERA等 例：Brisken et al. 2002の結果 で残される我々の銀河系の立体地図（２４－３６％）が完成 する。 水メーザー分布 PSR B0809+74 PSR B0823+26 VELA pulsar PSR B0919+06 PSR B0950+08 PSR PSR PSR PSR PSR PSR PSR PSR PSR B1133+16 B1237+25 B1451-68 B1508+55 B1534+12 J1713+0747 J1744-1133 B1857-26 B1929+10 PSR B2016+28 PSR B2020+28 PSR B2021+51 PSR J2145-0750 3.4(0.6)mas 0.94(0.11)mas <1.5mas 0.91(0.16)mas 3.47(0.36)mas Lommen et al. 2005 Brisken et al. 2002 Chatterjee et al. 2004 Chatterjee et al. 2004 Brisken et al. 2003 Golden et al. 2005 2.31(0.04)mas Brisken et al. 2002 1.8(0.4)mas Gwinn 1984 2.8(0.6)mas Gwinn et al. 1986 3.4(0.7)mas Caraveo et al. 2001 HUBBLE 3.5(0.2)mas Dodson et al. 2003 0.31(0.14)mas Fomalont et al. 1999 0.83(0.13)mas Chatterjee et al. 2000 7.9(0.8)mas Gwinn et al. 1986 3.6(0.3)mas Brisken et al. 2001 3.82(0.07)mas Brisken et al. 2002 2.80(0.16)mas Brisken et al. 2002 1.16(0.08)mas Brisken et al. 2002 2.2(0.3)mas Bailes et al. 1990 0.415(0.037)mas Chatterjee et al. 2005 0.925(0.13)mas Stairs et al. 1999 0.89(0.08)mas Splaver et al. 2005 timing 2.8(0.3)mas Toscano et al. 1999 timing 0.5(0.6)mas Fomalont et al. 1999 21.5(8.0)mas Salter et al. 1979, <4mas Backer & Sramek 1982 3.02(0.09)mas Brisken et al. 2002 2.77(0.07)mas Chatterjee et al. 2004 1.03(0.10)mas Brisken et al. 2002 0.37(0.12)mas Brisken et al. 2002 0.95(0.37)mas Campbell et al. 1996 0.50(0.07)mas Brisken et al. 2002 2.0(0.6)mas 太陽系 G.C. ローカル腕 Pulsar Distribution on G.P. 2006年2月までに23個のパルサーの視差 ・Briskenが10個 Chatterjeeが5個 の天体の視差測定を行っている。 ・100μ秒を切る観測精度は7天体 Z distribution along l=90deg ne<0.01cm-3 0.01<ne<0.02 0.02<ne<0.03 0.03<ne 3Perseus Arm 2.5 2 Loehmer et al. 2004 timing 銀河系中心 いて座腕 視差を基に書いたパルサーの位置（左）、 平均密度（右） 2.5 2 Local Arm 1.5 1 0.5 0 1.5 l=0deg(kpc) PSR J0030+0451 PSR B0329+54 PSR B0355+54 PSR B0656+14 Duncan R. Lorimer “Binary and Millisecond Pulsars ”、2005 1d 250mJy 3d 120mJy 5d 130mJy 6d 280mJy 3d 600mJy 5d 380mJy 7d 200mJy 2d 150mJy 1d 360mJy 1d 240mJy 1d 240mJy 1d 150mJy １．VERAで観測不可能な銀経：（260~345度） ２．銀経（2４0～10度）の質の高い銀河系地図作成 Tylor, Manchester, and Lyne, ApJ Supple, 88, 529, 1993 銀河系中心 25mJy 25mJy 25mJy 25mJy 30mJy 40mJy 35mJy 40mJy 40mJy 30mJy 38mJy 25mJy VERA・大学連携VLBIは北半球にあるので、全域が見えるわけではない。 パルサーの銀経銀緯分布 DMから求めた距離による銀河面分布 B0355+54 B0628+21 B0740-28 B0835-41 B1133+16 B1556-44 B1749-28 B1929+10 B1933+16 B2016+28 B2020+28 B2021+51 Z direction (kpc) Binary SMC Globular Cluster１ １ １ 6 ７６ ５ １ ４９ Planets １ VERA・大学連携VLBIの S帯（またはX帯）でのパルサー観測 VERAのみ スイッチング相対ＶＬＢＩが可能（数分周期） ２．２ＧＨｚ帯１ビーム ４局設置 フリンジ間隔 １２ｍａｓ＞＞位相３度で０．１ｍａｓ 開口能率＝30%、Tsys=200K、48MHz、１ｈｒ ＞＞ノイズレベル２５ｍＪｙ VERA＋大学連携VLBI 臼田64m、34m級アンテナの参加 ＞＞ノイズレベル７ｍＪｙ パルサーゲーティング （相関器ソフト開発必要） パルサーゲーティング使用 ＞＞ノイズレベル２ｍＪｙ？ -1 0 Sagittarius Arm? 太陽系 1 -0.5 0 -0.5 3 -1 Pulsar distribution alog l=0deg G.C. 2.5 0 -1 2 Y direction (kpc) 0.5 -1.5 1 -0.5 2 0.5 1 1.5 2 2.5 G.C. -1 l=90deg(kpc) 1.5 Z direction (kpc) パルサーのアストロメトリー観測によって、パルサー自体の距離が 求まるだけでなく、銀河系内の電離ガスの平均密度分布が判明す る。そのために、VERAと国内のVLBI網を使用した観測は有効で ある。 1 G.C. 0.5 0 -1.5 -1 -0.5 0 -0.5 0.5 1 1.5 2 2.5 パルサーの位置と電子密度分布 (Left), Y VS Z(Upper Right) X VS Z (Lower Right) -1 X direction (kpc) これまでの全てのデータによる結果
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